高—过成熟页岩CH_(4)/N_(2)/CO_(2)混合气体竞争吸附特征与地质意义

为研究高—过成熟页岩对N_(2)、CH_(4)及CO_(2)混合气体的竞争吸附特征及其地质意义,通过混合气体吸附—解吸装置,结合穿透曲线法,对四川盆地周缘NY-1井龙马溪组1 420.90 m、1 422.75 m、1 423.75 m和牛蹄塘组2 261.53 m、2 265.80 m、2 268.37 m 6个深度的岩样,开展了20℃、注气压力0.25 MPa条件下N_(2)、CH_(4)和CO_(2)等比例混合气体的竞争吸附实验,得到了各岩样对混合气体的竞争吸附规律;并通过低温N_(2)和CO_(2)吸附法,分析了6个岩样的孔隙结构,探究了其对竞争吸附的影响。结果表明:龙马溪组页岩中N_(2)出口端浓度有超过初始浓度的现象,而牛蹄塘组页岩中N_(2)、CH_(4)和CO_(2)出口端浓度均未超过初始浓度;实验结果与Yoon-Nelson模型拟合结果较好,R^(2)值可达0.9以上,各岩样吸附速率常数均有N_(2)>CH_(4)>CO_(2)的规律,故N_(2)相较CH_(4)和CO_(2)可先被样品吸附,随后吸附速率慢的CH_(4)和CO_(2)被吸附,岩样对2种气体吸附选择性更强,所以将N_(2)置换出,导致龙马溪组岩样N_(2)出口端浓度超过初始浓度;龙马溪组岩样中微孔发育程度较高,孔径小、比表面积大、吸附能力强,能更好地吸附CH_(4)和CO_(2)这2种吸附选择性强的气体,使得已吸附的N_(2)被置换出,从而造成游离气中N_(2)浓度增加。实验结论为我国页岩气勘探开发提供了理论依据,同时对部分地区页岩气组分中N_(2)的成因具有一定指导意义。

煤对N_(2)/CH_(4)/CO_(2)混合气体竞争吸附特征与机理研究

为研究煤对N_(2),CH4及CO_(2)混合气体的竞争吸附特征及其机理,通过混合气体吸附/解吸装置,结合穿透曲线法,对大柳塔(DLT)、硫磺沟(LHG)、瑞能(RN)、山阳(SY)和屯宝(TB)5种煤样,开展了温度为20℃、注气压力为0.25 MPa条件下N_(2),CH4和CO_(2)等比例混合气体的竞争吸附试验,得到了不同煤样对混合气体竞争吸附的规律;通过低温氮气吸附法,分析了5种煤样的孔隙结构,研究了孔隙对混合气体竞争吸附的影响.结果表明:DLT,LHG和RN煤样中N_(2)和CH4先达到吸附平衡,一段时间后这2种气体在装置出口端的体积分数均超过其初始体积分数,而SY和TB煤样中只有N_(2)的出口端体积分数超过了其初始体积分数.试验结果与Yoon-Nelson模型拟合结果较好,线性相关系数R2基本可达0.9以上;各煤样传质速率常数均有k(N_(2))>k(CH4)>k(CO_(2))的规律,N_(2)和CH4可先被煤样吸附,随后传质速率慢的CO_(2)被吸附,由于煤对CO_(2)吸附量更大、吸附选择性更强,所以CO_(2)会将N_(2)和CH4置换出,导致二者出口端体积分数超过其初始体积分数.DLT,LHG和RN煤样比表面积和孔隙容积大于SY和TB煤样,平均孔径和最可几孔径小于SY和TB煤样;另外DLT,LHG和RN煤样微孔发育程度较高,利于竞争吸附发生,导致N_(2)与CH4皆被CO_(2)置换出,而SY和TB煤样中介孔最为发育,微孔发育程度低,致使仅有N_(2)被置换出.相关结论进一步完善了煤对多元气体的竞争吸附理论,对煤体竞争吸附的研究方法具有一定指导意义.